【正文】 MODEM 支持單PVC 的情況，這種用戶在運營商網(wǎng)絡(luò)里很多，在 S85 分流后，與 BAS 或 SR結(jié)合實施 HQOS，可以很好的滿足不同業(yè)務(wù)的 QOS 需求 。而且，這種接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要以靜態(tài) IP接入方式為主，會造成網(wǎng)絡(luò) IP地址的利用率低下且管理困難，根本無法做到有效地用戶集中授權(quán)、認證和相應(yīng)的計費管理。目前城域網(wǎng)中用戶認證主流技術(shù)是 PPPOE，而 BRAS是認證過程中終結(jié)用戶 PPPOE呼叫的設(shè)備，二者是緊密相連的。由于 PPP協(xié)議具有其它鏈路層協(xié)議不具備的特點 ，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，其擴展支持協(xié)議也層出不窮。實際上 PPP鏈路的建 立需要經(jīng)過一系列的協(xié)商，這些協(xié)商又會根據(jù) PPP應(yīng)用的不同而協(xié)商不同的內(nèi)容，所以涉及的協(xié)商過程也會有所不同。此時，并不會直接將鏈路關(guān)閉。驗證方接到此應(yīng)答后，根據(jù)此報文中被驗證方的用戶名和本端的用戶表 (注意：這個用戶表可能在本地，也可能在另外一臺服務(wù)器上 )查找用戶口令字，如找到用戶表中與驗證方用戶名相同的用戶，便利用原來驗證方自己產(chǎn)生的隨機報文、保留的隨機報文 ID、此用戶的密鑰用 MD5 算法得出結(jié)果，與被驗證方應(yīng)答比較，根據(jù)比較結(jié)果返回相應(yīng)的結(jié)果。接入控制、計費和服務(wù)類型能夠基于每用戶，而不是每站點來處理。圖 PPPOE的通信過程： 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 17 頁 PADI PADO PADR PADS PPP DATA PADT 圖 發(fā)現(xiàn)階段有四個步驟，當此階段完成，通信雙方都知道 PPPOE 會話 ID和對端的以太網(wǎng) MAC地址，它們一起唯一定義 PPPOE會話。然后向所選擇的接入設(shè)備發(fā)送PPPOE有效發(fā)現(xiàn)請求包 (PADR)。 PADS包也必須包含一個服務(wù)名稱類型的標簽確認向用戶主機Host AC 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 18 頁 提供的服務(wù)。 PPPOE會話的 SESSION ID一定不能改變，并且必須是發(fā)現(xiàn)階段分配的值。 4 .3 該市 IP城域網(wǎng) 改造擴容方案 4 . IP 城域網(wǎng)概述 IP 城域網(wǎng)指采用 IP/MPLS(多協(xié)議標簽交換 )/以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在地市范圍內(nèi)組建的，具備數(shù)據(jù)、語音、視頻承載能力的綜合性通信網(wǎng)絡(luò)。按照此標準，每省約是 4 到 5 個大型 IP 城域網(wǎng)。 從網(wǎng)絡(luò)層次上來看，依據(jù)當前技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，一般將 IP 城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分為三層 :核心層、匯聚層和接入層，如 圖 所示。 從廣義角度上看，一個 1P 城域網(wǎng)包括三個方面的內(nèi)容：基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用系統(tǒng)、信息。從技術(shù)發(fā)展的趨勢來看， IP 城域網(wǎng)將是傳統(tǒng)電信體制發(fā)展的必然趨勢。 （ 4） 而目前的 DSLAM有華為 MA5100、 MA5600、中興 ZX980 ZX9210； MA5100設(shè)備要實現(xiàn)每個端口一個內(nèi)層 VLAN ，則要將主控板改成 IPDSLAM，這樣不能支持級聯(lián)設(shè)備。還有～種 PPPOE有效發(fā)現(xiàn)終止包 (PADT)，在一個 PPP會話建立后它隨時可由用戶主 機或接入設(shè)備中任何一方發(fā)送，指示 PPP會話已終止。根據(jù)需要重復(fù)多次。 （ 2） 接入設(shè)備收到在服務(wù)范圍內(nèi)的 PADI包后，發(fā)送 PPPOE 有效發(fā)現(xiàn)提供包 (PADO)以響應(yīng)請求。發(fā)現(xiàn)階段允許 主機發(fā)現(xiàn)所有的接入集中器，然后選擇一個。它使網(wǎng)絡(luò)提供商在通過數(shù)字用戶線、電纜調(diào)制解調(diào)器或無線連接等方式，提供支持多用戶的寬帶接入服務(wù)時更加簡便。 （ 2） CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)驗證 CHAP為三次握手協(xié)議．驗證過程如圖 。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)商成功后，鏈路就會 UP，就可以開始接收與發(fā)送協(xié)商指定的網(wǎng)絡(luò)層包文了。 主要用于提 供對 PPP功能的進一步支持，實際上就是提供一些特性服務(wù)，基于 PPP協(xié)議框架設(shè)計的一些擴展協(xié)議。 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 從上面可以看出， PPPOE將 PPP承載到以太網(wǎng)之上，實質(zhì)是在共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)上提供一條邏輯上的點到點鏈路，對用戶而言，在 DSLAM和 ADSL Modem之間的 ATM傳輸是透明的，如果將中間的 DSLAM和 ADSL Modem換成有線電視的接入設(shè)備，就是典型的 HFC（ hybird fibercoaxial）接入， BRAS對 PPPOE報文的處理方式不變。這種模式經(jīng)過長期使用，非常成熟可靠。 寬帶遠程接入服務(wù)器 寬帶接入服務(wù)器的推出在很大程度上是由于 ADSL的大面積推廣應(yīng)用。 S85交換機進行業(yè)務(wù)區(qū)分及分流， BAS或 SR設(shè)備進行業(yè)務(wù)決策和 QOS控制。目前二層 VPN 業(yè)務(wù)是廣受歡迎的業(yè)務(wù)．用戶希望通過廉價的以太網(wǎng)設(shè)備組成跨區(qū)域的 VPN 網(wǎng)絡(luò)。在基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)中，主要通過 BRAS收集端口信息，配合后臺 Radius數(shù)據(jù)庫進行賬號和端口的綁定來確定。一個父接口基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 下可以存在多個子接口，子接口支持三層轉(zhuǎn)發(fā)。這種封裝方式也是基于流的 QINQ封裝方式，但 QINQ Stacking 子接口只能和 L2VPN(PWE3/VLL/VPLS)結(jié)合起來才有意義，不支持三層轉(zhuǎn)發(fā)功能。 ② 根據(jù)報文中的 VLAN ID＋ Priority進行分流 。 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 6 頁 圖 1． 2 802． 1Q和 QINQ幀格式 根據(jù)現(xiàn)有 802． 1Q的標準，標識一個幀是 QINQ幀也要依靠外層標簽內(nèi)的 ETYPE值。另外， QINQ報文帶著兩層 TAG穿越運營商網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)層 TAG透明傳送，也是一種簡單、實用的 VPN技術(shù)，因此它又可以作為核心 MPLS VPN在城域網(wǎng) VPN的延伸，最終形成端到端的 VPN技術(shù)。 第 2部分 介紹了 QINQ技術(shù)的原理及在城域網(wǎng)中的應(yīng)用，并給出了幾種常用的組網(wǎng)方案。 研究 方案的主要內(nèi)容 寬帶遠程接入服務(wù)器 (BRAS)是面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的接入網(wǎng)關(guān)，它位于核心網(wǎng)的邊緣層，是用戶通信流量的匯聚點，它在電信運營商的接入網(wǎng)絡(luò)和核心口網(wǎng)絡(luò)之間主要完成兩方面功能：一是網(wǎng)絡(luò)承載功能，負責端接用戶的 PPPOE連接、匯聚用戶的流量功能；二是與認證系統(tǒng)、計費系統(tǒng)和客戶管理系統(tǒng)及服務(wù)策略控制系統(tǒng)相配合實現(xiàn)用戶接入的認證、授權(quán)和記賬基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 4 頁 功能。對于開放的、面向公眾的可管理網(wǎng)絡(luò)，用戶的識別與定位，業(yè)務(wù)的識別與隔離是最基本的要求。這樣，用戶的 VLAN 直接到達 BRAS， BRAS可以根據(jù) VLAN 信息來標識用戶。 (1)根據(jù) IEEE 802． 1Q協(xié)議的規(guī)定， VLAN ID在報文中占 12bit，最多只能有 4096個。 ATM采用面向連接的傳輸方式，將數(shù)據(jù)分割成固定的信元，通過虛擬連接進行交換。 另一方面，隨著各種應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，企業(yè)用戶越來越依賴網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，希望網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商能夠提供安全、可靠的專線、 VOIP 以及會議電視等業(yè)務(wù)，從而降低企業(yè)的運營成本；同時個人用戶也已經(jīng)不再滿足于簡單的通過網(wǎng)絡(luò)獲得 Inter 沖浪或者 FTP 下載等簡單業(yè)務(wù)，而是期望能夠從網(wǎng)絡(luò)中，通過多媒體獲取更好的體驗，包括高質(zhì)量的 IPTV、視頻聊天、實時游戲等服務(wù)。最后，通過對現(xiàn)有 PPPOE接口和固定IP業(yè)務(wù)的接口， 在 BAS和接入層 上實現(xiàn) QINQ隔離端口功能。 為了能夠?qū)τ脩暨M行精確標識，同時 使城域網(wǎng) 具備業(yè)務(wù)識別能力，確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的正確轉(zhuǎn)發(fā)， 必須 對整個城域網(wǎng)進行 擴容。 首先，設(shè)計了 VLAN 模塊。近幾年來，新興業(yè)務(wù)對 傳統(tǒng)電信運營商構(gòu)成了威脅，造成 APRU的下滑。 是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成多個網(wǎng)段 ， 從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興技術(shù) 。 采用 VLAN 標識用戶與 采用 PVC來標識用戶具有相同的性質(zhì)， DSLAM與 BRAS通過光纖直連或二層交換機匯聚后連接到 BRAS，需要 BRAS靠近用戶端，每個用戶獨自占用一個唯一的 VLAN ID。另一方面，多業(yè)務(wù)承載網(wǎng)也出現(xiàn)了使用 VLAN 構(gòu)建不同業(yè)務(wù)虛 擬 網(wǎng)的技術(shù)趨勢。 QINQ每增加一層 VLAN 標簽，就可以將所覆蓋的用戶 VLAN 數(shù)量增加4096倍，兩層 VLAN 標簽可以支持 4096*4096個 VLAN ，一般來說兩層 VLAN 就可以滿足絕大多數(shù)需求了。 此外， QINQ 技術(shù)的出現(xiàn)讓運營商可以以較低的成本為客戶提供二層 VPN。結(jié)合 QINQ 用戶精確標識和業(yè)務(wù)識別的能力，提出了基于用戶的 QOS 實 現(xiàn)方案，有效的提高了設(shè)備組網(wǎng)的靈活性，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)精細化管理。本章主要對 QINQ 的報文格式，常用的封裝方法和子接口進行了分析和介紹，總結(jié)了 QINQ 在城域網(wǎng)中的主要作用，并提出了三種常用的組網(wǎng)方案。 Priority占 3比特位，用于指明幀的優(yōu)先級，可以表示8種優(yōu)先級，主要用于當交換機阻塞時優(yōu)先發(fā)送那個數(shù)據(jù)包。 （ 1） 基于端口的 QINQ封裝 ： 基于端口的封裝指進入一個端口的所有流量全部封裝一個外層 VLAN TAG封裝方式較為呆板，實現(xiàn)簡單，在實際組網(wǎng)當中應(yīng)用較多。當同一用戶既包括 PPPOE的上網(wǎng)業(yè)務(wù)，又包括IPOE的 IPTV業(yè)務(wù)時，可以根據(jù) ETYPE進行數(shù)據(jù)分流， IPOE的協(xié)議號為 0x0800， PPPOE的協(xié)議號為 0x8863/8864，這樣，上網(wǎng)業(yè)務(wù)和 IPTV業(yè)務(wù)就能打上不同的外層標簽。而且多個邏輯接口之間獨立操作，互不影響。 底層硬件在收到報文 QINQ終結(jié)子接口和普通的 VLAN 子接口類似，普通 VLAN 子接口對單層 VLAN 進行識別和終結(jié)， QINQ終結(jié)子接口對雙層 VLAN 進行識別和終結(jié)， QINQ終結(jié)子接口根據(jù)終結(jié)的用戶 VLAN tag情況通常分為兩種 ： 一種是兩層 VLAN 為固定 值，這種叫做明確的 QINQ終結(jié)子接口。在以太網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)包是在一個廣播域中傳遞，如不采用相應(yīng)的措施用戶帳號基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 和網(wǎng)絡(luò)信息很容易被竊取，同時網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客攻擊將影響正常的應(yīng)用，對于一個面向公眾運營的寬帶接入網(wǎng)，將帶來很大的故障定位和排除等維護困難。下面對 QINQ在公眾業(yè)務(wù)上網(wǎng)／ VOIP／及視頻點播中常用解決方案進行闡述： DSLAM用戶三 PVC接入解決方案 ，如圖 ： 圖 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 設(shè)備 業(yè)務(wù) 內(nèi)層 VLAN 標簽 外層 VLAN 標簽 流分類原則 DSLAM1 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1001 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM1 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM1 IPTV 30014000 3001 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1002 VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標簽區(qū)間 DSLAM2 IPTV 30014000 3002 VLAN 標簽區(qū)間 如上所示， DSLAM支持三 PVC接入，每個用戶分配三個 VLAN ，每 VLAN 對應(yīng)一個 PVC并對應(yīng)一種業(yè)務(wù)，比如 DSLAM1下的用戶甲，分配三個 VLAN ,VLAN 標簽值分別為 1001，20xx， 3001， VLAN 1001對應(yīng)寬帶上網(wǎng)， VLAN 20xx對應(yīng) VOIP業(yè)務(wù)， VLAN 3001對應(yīng) VOD業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)進入 S85交換機的下行端口后，下行端口啟用靈活 QINQ功能，根據(jù)用戶 VLAN ID分別打上不同的外層標簽，如果用戶數(shù)據(jù) 外 層標簽為 1001，直 接在外層增加一層標簽 1001（該標簽在公網(wǎng)唯一），業(yè)務(wù)進入 S85（現(xiàn)在使用的是 S9300） 上的寬帶上網(wǎng) VLAN 1001，數(shù)據(jù)分流到 BAS設(shè)備，如果標簽為 20xx，根據(jù)流規(guī)則，外層增加 VLAN TAG20xx，業(yè)務(wù)分流到 SR設(shè)備，同理，標簽為 3001的數(shù)據(jù)會增加一層外層標簽 3001，然后分流到 SR。 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實現(xiàn) 皖西學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12 頁 3 BRAS及 相關(guān)協(xié)議 在寬帶城域網(wǎng)中，為了提高對網(wǎng)絡(luò)的管控能力，實現(xiàn)多種計費策略，支撐多樣化的應(yīng)用業(yè)務(wù)，引入了寬帶遠程接入服務(wù)器 (BRAS)。這些問題將嚴重制約寬帶接入網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模使用。以 IP接口的 DSLAM舉例來詳細的說， DSLAM是 ADSL匯聚設(shè)備， BRAS是局端實現(xiàn) PPPOE功能的接入服務(wù)器，它終結(jié)由用戶側(cè)發(fā)起的 PPPOE進程。 PPP定義了一整套的協(xié)議，主要有三類協(xié)議族：